PVC手套行業(yè)有機(jī)廢氣的處理工藝

前言
根據(jù)《2018年中國衛(wèi)生健康統(tǒng)計年鑒》公布的數(shù)據(jù)，截止到2017年底中國醫(yī)療行業(yè)從業(yè)人員達(dá)957.15萬人，按照國外醫(yī)療行業(yè)50%以上的人員消耗PVC衛(wèi)生手套的比例計算，每人每天消耗4只手套，年需求量就達(dá)69億只。PVC手套生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs），其中的有機(jī)物含有大量的有刺激性、有毒、有害且致癌的成分，嚴(yán)重影響到人們身體健康及周邊環(huán)境。
在現(xiàn)代的PVC手套生產(chǎn)行業(yè)中，針對排出的有機(jī)廢氣常采用傳統(tǒng)的治理方法為：水洗法和活性炭吸附法。但傳統(tǒng)治理方法往往會出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性差、穩(wěn)定性差的弊病。因此針對PVC手套生產(chǎn)行業(yè)有機(jī)廢氣的特點提出了一種切實可行的揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理工藝。
一、工藝流程以及產(chǎn)污環(huán)節(jié)

PVC手套生產(chǎn)工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)如圖1所示，生產(chǎn)流程包含以下步驟：
（1） 配料、攪拌：將一定比例的原材料：PVC粉、增塑劑、降黏劑、穩(wěn)定劑在專用的容器中使用攪拌泵混合成乳液，混合過程中會產(chǎn)生少量的粉塵（G1），粉塵廢氣G1通過布袋除塵器進(jìn)行處置即可達(dá)標(biāo)排放；
（2） 浸漬：處理好的原材料輸送至生產(chǎn)線的浸漬槽中，流水線上的手模依次從浸漬槽中完成浸漬，使手模表面均勻的涂上乳液，隨后手模隨生產(chǎn)線進(jìn)入烘干機(jī)；
（3） 塑化、冷卻：進(jìn)入烘干機(jī)的手模在195~210 ℃的溫度下塑5 min，塑化成型后的產(chǎn)品進(jìn)入冷卻環(huán)節(jié)。在塑化、冷卻的過程中會產(chǎn)生一部分有機(jī)廢氣（G2），主要為PVC粉、增塑劑、降黏劑、穩(wěn)定劑等在塑化加熱過程中產(chǎn)生的，成分比較復(fù)雜，用VOCs表征。有機(jī)廢氣G2通過管道匯總至有機(jī)廢氣處理設(shè)備處進(jìn)行處理后排放；
（4） 脫模：經(jīng)過烘干，對冷卻的手套進(jìn)行卷邊，脫模后的手套為成品PVC手套。
二、現(xiàn)有廢氣處理技術(shù)存在的不足
PVC手套生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣G2往往采用水洗或活性炭吸附的方式進(jìn)行處理，但是在生產(chǎn)實踐中并未取得很好的處理效果，具體表現(xiàn)如下：
（1） 水洗法如水噴淋塔在PVC手套廢氣的處理中有廣泛的應(yīng)用，水洗法對于非水溶性有機(jī)廢氣治理效果欠佳，而且烘干、冷卻的廢氣在進(jìn)入有機(jī)廢氣處理設(shè)備之前往往會在煙道中析出大量的油分，油分以顆粒物的形式隨廢氣進(jìn)入水噴淋塔，久而久之大量油分被噴淋塔截留，噴淋塔被油污堵塞，難以清理，使得企業(yè)不得不停止設(shè)備使用。
（2） 活性炭吸附法是利用活性炭對有機(jī)廢氣中的有機(jī)物進(jìn)行吸附處理的方法，作為處理有機(jī)廢氣常用的吸附劑，活性炭具有如下特點：比表面積較大、孔徑范圍廣、表面富含多種官能團(tuán)、性能穩(wěn)定以及可以再生等?；钚蕴康挠行綔囟葹?~50 ℃，而烘干與冷卻廢氣通過集氣罩收集時的溫度約為190 ℃，經(jīng)過煙道的輸送進(jìn)入廢氣處理設(shè)備前的溫度約為80 ℃，因此活性炭吸附的效果往往不理想，而且活性炭吸附飽和后必須要及時更換，大大增加了設(shè)備的運行費用。
三、廢氣治理工藝確定
通過總結(jié)以往工程中出現(xiàn)的問題，針對某PVC手套生產(chǎn)企業(yè)烘干、冷卻環(huán)節(jié)產(chǎn)生的有機(jī)廢氣G2設(shè)計了一套廢氣處理工藝：首先采用前置換熱器降廢氣溫度降至40 ℃左右，然后利用高壓靜電除油設(shè)備除去廢氣中的油分，最后利用光催化氧化設(shè)備處理廢氣中殘留的有機(jī)物。
3.1 前置換熱器
本項目采用氣-水換熱器對廢氣進(jìn)行冷卻，利用常溫水對廢氣進(jìn)行降溫。氣-水換熱器的原理如圖2所示，通過降溫可以使廢氣中的小顆粒油分凝結(jié)成大顆粒油分，更有利于后部高壓靜電設(shè)備的捕捉。

3.2 高壓靜電除油設(shè)備
靜電油煙凈化器是利用陰極在高壓電場中發(fā)射出來的電子，以及由電子碰撞空氣分子而產(chǎn)生的負(fù)離子來捕捉油煙粒子，使油煙粒子帶電，再利用電場的作用，使帶電油煙粒子被陽極所吸附，以達(dá)到除油煙的目的。高壓作用下電暈電場還會產(chǎn)生具有強氧化性的O3，O3具有除臭的功能；因此，該靜電凈化設(shè)備具有除油﹑清煙﹑除臭等效果。高壓靜電除油設(shè)備的工作原理如圖3所示。

3.3 光催化氧化設(shè)備
光催化氧化設(shè)備以N型半導(dǎo)體為催化劑，當(dāng)紫外光照射到半導(dǎo)體時，半導(dǎo)體的價帶電子吸收紫外光的能量后受激發(fā)躍遷成為光生電子，形成光生空穴，與激發(fā)到導(dǎo)帶的電子形成電子空穴對，它們可以生成具有氧化能力的高活性自由基，加速反應(yīng)系統(tǒng)中反應(yīng)物的降解作用，其反應(yīng)機(jī)理如圖4所示。

四、工程實例
該PVC手套生產(chǎn)企業(yè)共有PVC手套生產(chǎn)線8條，每條生產(chǎn)線烘干及冷卻風(fēng)量均為25 000 m3/h，以其中一條生產(chǎn)線的廢氣處理設(shè)備為例，對整個工藝進(jìn)行說明。廢氣處理設(shè)備工藝流程如圖5所示。

4.1 廢氣收集
有機(jī)廢氣在廢氣處理設(shè)備末端的離心風(fēng)機(jī)的作用下通過煙道進(jìn)入廢氣處理設(shè)備。在氣溫較低的情況下，有機(jī)廢氣會在煙道內(nèi)凝結(jié)，久而久之煙道內(nèi)會積累較多的油污，影響煙氣的正常流動。為了保證煙道的通暢，設(shè)計時應(yīng)在煙道上分段增加低位排液口，并盡量減少煙道的高低起伏[7] ；若管道過長，則應(yīng)增加法蘭連接段，以方便后續(xù)的拆卸及清理工作；為了減少廢氣中的油分在管道內(nèi)的沉降，應(yīng)使廢氣在煙道內(nèi)的流速不低于12 m/s。
4.2 廢氣處理效果
本項目驗收按照《橡膠制品工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 27632—2011）中新建企業(yè)大氣污染排放物限值驗收，項目驗收測得的實際排放值及排放限值如表1所示，其中油煙濃度標(biāo)準(zhǔn)中未提及，不作為環(huán)保驗收的依據(jù)。

4.3 安全保障
由于PVC手套生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣含有大量油分，當(dāng)油分在管道或設(shè)備內(nèi)積累過多時會有爆炸或著火的風(fēng)險。因此在系統(tǒng)中增加以下安全措施：
（1） 設(shè)備兩端增加安全風(fēng)閥，并與前置換熱器、高壓靜電除油設(shè)備、光催化氧化設(shè)備上的溫度傳感器聯(lián)動，當(dāng)溫度超過一定值時，兩端的風(fēng)閥立即關(guān)閉，保證火焰不會蔓延；
（2） 在系統(tǒng)中增加氮氣儲罐，當(dāng)外界溫度過高時，將氮氣通入廢氣處理設(shè)備中，有效防止火災(zāi)；
（3） 在廢氣處理設(shè)備前增加壓力傳感器，當(dāng)壓力值過小時說明設(shè)備堵塞，提醒操作人員及時清理設(shè)備。
五、結(jié)語
本系統(tǒng)自2018年正式投入運行，至今已安全運行1年，未出現(xiàn)重大故障，也未出現(xiàn)過火災(zāi)、爆炸等事故，本系統(tǒng)日常維護(hù)只需要配備1人即可。
來源：環(huán)保